Rau Titanium Immersion Heater Ua Haujlwm hauv Chromic Acid Anodizing Bath (50 g / L CrO₃, 55 degree), Qhov siab tshaj plaws tso cai rau phab ntsa Thickness yog dab tsi los tswj cov cua kub ntawm 20 kW / m²?

Kev lag luam yooj yim- tawm hauv Kev Tsim Cov Cuab Yeej Titanium rau Chromic Acid Anodizing
Chromic acid anodizing yog ib txoj kev siv hluav taws xob siv rau kev tsim cov txheej txheem tiv thaiv oxide ntawm txhuas aerospace Cheebtsam. Cov da dej feem ntau suav nrog 50 g / L ntawm chromium trioxide (CrO₃) ntawm 55℃thiab titanium immersion rhaub yog siv los tswj qhov kub thiab txias thaum lub sij hawm anodizing. Chromic acid yog ib qho muaj zog oxidant thiab passivates titanium yooj yim, uas muab zoo corrosion kuj. Lub da dej yog rhiab rau qhov kub thiab txias, txawm li cas los xij, thiab lub rhaub yuav tsum muab cov cua kub ntawm li 20 kW / m2 (2.0 W / cm2) thiaj li yuav txhawb nqa cov txheej txheem. Qhov tseem ceeb tsim txwv tsis yog corrosion tab sis thermal hloov efficiency. Chromic acid muaj tsawg dua conductivity thiab ntau dua viscosity piv rau dej, tsim ib tug tuab ciam txheej ntawm lub rhaub. Lub thickness ntawm titanium sheath phab ntsa pab txhawb ib tug series ntawm hluav taws xob tsis kam mus rau lub ciam teb txheej. Kev ua kom cov phab ntsa tuab txo qis tag nrho cov cua sov hloov coefficient thiab yuav tsum muaj qhov kub thiab txias ntawm cov cua sov (txo cov hluav taws xob ua haujlwm thiab MgO insulating lub neej) los yog ntau dua qhov kub ntawm qhov chaw (nce nqi thiab tank loj). Hauv qhov kev soj ntsuam no, qhov siab tshaj plaws tso cai Ti phab ntsa tuab yog txiav txim siab kom tswj tau cov cua sov ntawm 20 kW / m2 yam tsis tas yuav tsum tau siab tshaj qhov xav tau sab hauv cov hlau kub ntawm 400C rau MgO insulated cua sov, thiab tsis ua rau lub hauv paus boiling los yog chromic acid tawg ntawm lub sheath nto.

Cov nyhuv ntawm Mechanical Integrity: Chromic Acid Corrosion Considerations
Titanium qib 2 resists chromic acid ntawm tag nrho cov concentrations thiab kub rau boiling. Lub zog oxidizing ntawm Cr (VI) induces ib tug ruaj khov, tuab passive txheej (TiO2 enriched nyob rau hauv chromium hom) nrog corrosion tus nqi <0.005 hli / xyoo. Localized nres tsis yog ntxias los ntawm chromic acid raws li nws yog nrog chloride uas muaj cov da dej thaum pitting yog ib qho kev txhawj xeeb. Qhov tsawg kawg nkaus phab ntsa thickness rau txhua yam kev ncaj ncees (kev tuav, siab thiab mounting stresses) yog 0.8 hli rau raj mus txog 25 hli txoj kab uas hla. Ua kom cov phab ntsa tuab tsis pab nrog corrosion vim tias cov txheej txheem passive twb ruaj khov thiab homogenous. Yog li ntawd, kev siv cov phab ntsa tuab tsuas yog kev sib haum xeeb ntawm cov neeg kho tshuab lub zog (xws li kev tiv thaiv kev raug mob los ntawm txhuas workpieces) thiab kev ua haujlwm thermal. Nyob rau hauv chromic acid anodizing da dej, rooj plaub rau cov phab ntsa loj yog tsis ua kom zoo, nyob rau hauv cov ntsiab lus ntawm txhua yam, yog hais tias lub tank nkag mus thiab ua hauj lwm tuav yog ceev faj. Rau cov kab hluav taws xob siab uas cov cua sov tuaj yeem raug tsoo los ntawm racks lossis qhov chaw, cov phab ntsa tuab tuab (1.2-1.5 hli) muaj kev cuam tshuam tsis zoo yam tsis muaj kev nplua hnyav.

Kev cuam tshuam rau thermal Performance Conductive Resistance thiab Heat Flux Limit
Rau lub titanium immersion rhaub nrog lub zog ceev ntawm 20 kW / m^2 (2.0 W / cm^2) mus rau chromic acid da dej ntawm 55 degree, tag nrho qhov kub ntawm qhov sib txawv ntawm cov hlau tsis sib haum rau hauv cov da dej ntau yog qhov sib npaug ntawm plaub qhov kev tiv thaiv: (1) cov xaim sab hauv - mus rau -MgO conductive interface titanium phab ntsa, thiab (4) convective rau hauv chromic acid. MgO rwb thaiv tsev txwv cov hlau kub rau 400℃rau lub neej ntev. Cov hluav taws xob tiv thaiv thoob plaws phab ntsa titanium yog ΔT_Ti=q × t / k_Ti, nrog k_Ti ≈ 17 W / m·K ntawm 55℃. Rau phab ntsa ntawm 1.0 hli, ΔT_Ti=(20,000 W / m² × 0.001 m) / 17 W / m·K=1.18℃. ΔT_Ti=2.35℃rau phab ntsa tuab 2.0 mm. Lub convective tsis kam mus rau hauv chromic acid da dej yog qhov loj dua, ΔT_conv=q / h, qhov twg h yog qhov sib txawv ntawm cov cua sov hloov coefficient. Rau ib tug raug anodizing da dej nrog me ntsis agitation (0.3 mus rau 0.5 m / s ntws dhau lub rhaub), h ≈ 400 rau 600 W / m2K. Rau h=500 W/m2K, ΔTconv=20,000 / 500=40℃. Tag nrho cov kub txo los ntawm titanium sab nrauv nto mus rau tej da dej yog 40 degree, tab sis qhov poob los ntawm titanium phab ntsa tsuas yog 1.2-2.4 degree. Yog li ntawd, lub thermal kuj ntawm titanium phab ntsa yog kwv yees li 3-6% ntawm tag nrho cov thermal kuj. Cov txheej txheem dominating yog cov ciam ciam txheej thiab MgO rwb thaiv tsev. Ua kom cov phab ntsa tuab ntawm 1.0 hli mus rau 2.0 hli nce qhov xav tau ntawm cov hlau kub los ntawm ib yam dab tsi zoo li 1.2℃- qhov hloov tsis tseem ceeb. Qhov kev soj ntsuam no xav tias, txawm li cas los xij, qhov kub ntawm qhov chaw sab nrauv yog tsawg dua qhov kub ntawm cov chromic acid da dej (nyob ib ncig ntawm 105℃ntawm atmospheric siab rau qhov muaj pes tsawg leeg). Rau h=500, qhov kub ntawm qhov chaw yog T_surface=T_bulk + ΔT_conv=55℃+ 40 degree=95℃. Qhov no yog qhov qis dua qhov kub ntawm qhov taw tes, yog li tsis muaj vapor blanketing tshwm sim. T_surface nce mus rau 96.2℃txawm tias 2.0 hli phab ntsa-tseem muaj kev nyab xeeb. Yog li, los ntawm kev xa tawm hluav taws xob ntshiab ntawm qhov pom, phab ntsa tuab tsis muaj kev cuam tshuam rau kev ua haujlwm ntawm 20 kW / m².

Ua lag luam-tawm Synthesis: Qhov siab tshaj plaws tso cai phab ntsa Thickness
Cov nram qab no matrix muab qhov siab tshaj plaws ntawm phab ntsa titanium rau chromic acid anodizing da dej (50 g / L CrO3, 55 degree) ntawm lub tshav kub flux ntawm 20 kW / m2, thiaj li yuav ua kom cov txheej txheej kub qis dua 100℃(kom tsis txhob muaj qhov kub thiab txias ntawm chromic acid decomposition hauv qab no).

Phab ntsa Thickness (mm) Agitation Level (h, W/m2K) Sab Nrauv Kub (C) Sab Hauv Hlau Kub (C) Qhov siab tshaj plaws tso cai? Restraining factor
0.8 hli Tsis zoo (h=300) 55 + 66.7=121.7℃121.7 + (0.8 * 20/17)=122.6℃Tsis muaj qhov kub siab (siab tshaj 100 degree)
0.8 hli Nruab Nrab (h=500) 55 + 40=95℃95 + 0.94=95.9℃Yog Tsis yog - zoo nyob rau hauv kev txwv
0.8 hli Zoo (h=800) 55 + 25=80℃80 + 0.94=80.9℃Yog Zoo heev
1.5 hli Nruab Nrab (h=500) 95℃95 + (1.5 × 20/17)=96.8℃Tau Txais
2.0 hli Nruab Nrab (h{1}}) 95℃95 + (2.0 × 20/17)=97.4℃Tau Txais
2.5 hli Nruab Nrab (h=500) 95℃95 + (2.5 × 20/17)=97.9℃Tau Txais, tab sis tsis tas yuav tsum tau
3.0 hli Tsis zoo (h=300) 121.7℃121.7 + (3.0 × 20/17)=125.2℃Tsis muaj qhov kub thiab txias
Cov ntaub ntawv qhia tau hais tias rau lub qhov dej da dej - ntxhov siab da dej (h> 500 W / m²·K) phab ntsa thickness txog li 2.5 hli yog thermally tolerable raws li cov convective kuj dominates. Txawm hais tias cov da dej tsis zoo (h=300) 0.8 hli phab ntsa ua rau lub ntsej muag kub vim tias qhov convective ΔT ntawm 66.7℃nce saum npoo mus rau 121.7℃. Nyob rau hauv cov xwm txheej zoo li no, kev kho tsis yog hloov phab ntsa tuab, tab sis txhawm rau txhim kho kev ntxhov siab lossis txo qis cov cua sov. Thermally, qhov loj tshaj tso cai phab ntsa thickness yog qhov tseem ceeb unlimited, muab tsim nyog agitation; Txawm li cas los xij, kev txwv kev tsim khoom siv (tube dabtsi yog khoov, vuam, thiab tus nqi) txwv qhov tuab ntawm 2.0-2.5 hli rau feem ntau cov qauv siv cua sov.

Engineering sab nraum phab ntsa: Txhim kho kev ntxhov siab thiab txo cov cua sov
Raws li cov ciam ciam txheej yog lub ntsiab thermal tiv thaiv nyob rau hauv chromic acid anodizing da dej yog qhov zoo tshaj plaws lub tswv yim los tswj lub tshav kub hloov ntawm 20 kW / m2 rau tej phab ntsa thickness yog txhawb kom txaus da dej agitation. Rau lub twj tso kua mis recirculation kom yuam cov ntws hla lub rhaub dej nrog qhov nrawm ntawm 0.5-1.0 m / s, h tuaj yeem nce mus rau 600-800 W / m2K, ΔTconv txo mus rau 25-33℃thiab sab nrauv nyob qis dua 90℃txawm tias phab ntsa thickness ntawm 2.0 hli. Yog tias qhov kev txhim kho ntawm kev ntxhov siab tsis tuaj yeem ua tau, txo qis qhov xav tau ntawm cov cua sov yog qhov ua tau. Ntau cov kab anodizing khiav ntawm 15 kW / m $ ^ 2$ (1.5 W / cm$ ^ 2$) nrog rau cov cua sov ntev dua - nce lub sij hawm, uas txo $\\Delta T_{conv}$ mus rau 30$^{\\circ}$C ntawm $h${21}} thiab tso cai rau cov phab ntsa tuab dua yam tsis muaj qhov kub. Nws muaj qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm cov cua sov thiab cov phab ntsa thickness xav tau. Piv txwv li, siv phab ntsa 2.5 hli nrog kev sib xyaw tsis zoo (h=300), cov cua sov yuav tsum tau qis dua li 12 kW / m² kom tswj tau qhov chaw sab nraud hauv qab 100 degree. Cov ntaub ntawv muaj txiaj ntsig rau h hauv chromic acid yog nyob ntawm lub tank tsim thiab kev ua haujlwm ntawm cov khoom thauj khoom, yog li cov txheej txheem engineers yuav tsum kuaj qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv nrog cov thermocouples ntawm lub rhaub dej thaum lub sijhawm ua haujlwm.

Xaus: Phab ntsa Thickness Tsis tshua muaj kev txwv - Kev ntxhov siab thiab cua sov Flux yog qhov txwv tiag
Rau lub titanium immersion rhaub nyob rau hauv chromic acid anodizing da dej (50 g / L CrO₃, 55 degree) ntawm lub tshav kub flux ntawm 20 kW / m², qhov siab tshaj plaws tso cai phab ntsa thickness yuav luag unlimited los ntawm ib tug thermal taw tes ntawm view thaum lub da dej yog txaus agitated (h Ntau tshaj los yog sib npaug rau 500 W / m²). Rau cov phab ntsa tuab li 2.0 hli, qhov hluav taws xob tsis kam ntawm titanium phab ntsa txhawb qis dua 2.5 deg. C rau tag nrho qhov kub thiab txias. Lub ntsiab thermal tiv thaiv yog lub convective ciam txheej, uas nyob ntawm qhov agitation ntawm da dej thiab tsis nyob rau ntawm phab ntsa thickness. Thaum da dej tsis txaus (h=300 W / m²·K) txawm tias ib phab ntsa ntawm 0.8 mm yog txaus los ua kom ntog npau taws vim qhov convective ΔT ntawm 66.7℃yog qhov loj dua qhov kub ntawm cov npoo npoo. Kev kho mob hauv cov xwm txheej zoo li no tsis yog hais txog phab ntsa nyias, tab sis txhawm rau txhim kho kev ntxhov siab lossis txo cov cua sov. Rau feem ntau cov kab anodizing nrog kev ntxhov siab me ntsis, titanium phab ntsa tuab ntawm 1.2-1.5mm muab kev cuam tshuam zoo ntawm cov khoom siv hluav taws xob (ua haujlwm tsis zoo los ntawm cov khoom siv txhuas) thiab kev ua haujlwm thermal. Tsis muaj thermal kom zoo dua los ntawm kev siv phab ntsa tuab dua 2.0 hli, thiab tus nqi thiab qhov hnyav ntawm cov ntaub ntawv yog nce ntxiv yam tsis tsim nyog. Cov txheej txheem tseem ceeb rau kev txhais cov cua sov rau chromic acid anodizing tsis yog phab ntsa tuab, tab sis xav tau cov cua sov (kW / m²) thiab kwv yees qhov nrawm nrawm dhau los ntawm lub rhaub (m / s). Muab cov lej no rau cov chaw tsim khoom kom paub meej txog qhov sib txawv ntawm cov cua sov hloov pauv. Muab cov phab ntsa tuab ntawm 1.2-1.5 hli raws li tus nqi tsim nyog uas ua tau raws li cov qauv siv tshuab thiab thermal.